图1 构建全血刺激体系，解析人体免疫应答的检测方案

论文DOI链接：https://doi.org/10.1007/s43657-023-00114-0论文pdf链接：https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s43657-023-00114-0.pdf引用格式：Zhao, J., Han, X., Li, H. et al. Analysis of the Immune Response by Standardized Whole-Blood Stimulation with Metabolism Modulation. Phenomics (2023). https://doi.org/10.1007/s43657-023-00114-0研究背景免疫功能和机体健康状态息息相关，高效的免疫应答可抵御病原感染以及众多疾病的发生发展。人体免疫的复杂性和异质性使人们对“免疫健康”的有效界定带来困难。标准化免疫测定方法的缺乏使人体免疫应答的大规模测定受到阻碍。因此，在科学研究和临床应用中迫切需要可以准确、稳定测定免疫应答的检测体系。免疫应答过程伴随着大量效应分子（例如细胞因子）的产生，与此同时不同免疫细胞应对环境改变和功能执行时存在对能量和营养物质的需求差异，代谢在调节免疫应答过程中起着不可或缺的作用。构建基于代谢干预的免疫响应检测体系，可以深入探索代谢和免疫反应之间复杂的相互作用，有助于更好地理解人体免疫应答。

研究结果一、全血刺激体系的建立该研究对全血稀释比例及刺激物浓度进行了优化。对不同稀释比例下的全血进行免疫刺激，测定产生的细胞因子。经过对比，1:4的稀释比例更适用于本检测体系。在刺激物浓度优化中，需要兼顾能引起显著且稳定免疫应答的刺激条件以及考虑大型队列研究的成本友好。对于代谢物干预体系，需要选择可显著影响免疫应答，但不诱导广泛的细胞死亡的代谢物使用浓度。在细胞因子定量检测中，每块检测板均设置相同的梯度稀释的标准品、阴性对照和阳性对照，分别通过不同浓度标准品和对照对每次独立实验进行质控，对检测的稳定性和准确性进行评估，以保证不同检测批次结果的一致性。

二、免疫应答的检测1）健康志愿者免疫应答的检测为评估人体免疫应答的特征，对全血在不同刺激条件下诱导产生的细胞因子进行检测。如图2所示，在不同刺激条件下观察到多种细胞因子的分泌以及存在个体间差异。

图2 健康志愿者的免疫应答检测

2）代谢干预诱发免疫应答的变化将不同代谢途径的代谢抑制剂与各免疫刺激物联合使用，与健康志愿者全血样本共同孵育，对代谢干预后产生的细胞因子进行检测。如图3所示，免疫应答受到细胞代谢状态的调控，不同代谢途径的抑制剂选择性地影响具有最大代谢需求的免疫应答过程。

图3 代谢干预导致免疫应答变化

研究结论

该研究为人体免疫功能评估提供了系统优化的全血刺激标准操作流程，并为探索免疫应答和代谢状态之间的关系提供了方案。旨在更好地研究人体免疫应答的特征，实现人体免疫表型的深度刻画。

AbstractThe immune system defends the body from infection and plays a vital role in a wide range of health conditions. Metabolism affects a series of physiological processes, including those linked to the function of human immune system. Cellular metabolism modulates immune cell activation and cytokine production. Understanding the relationship between metabolism and immune response has important implications for the development of immune-based therapeutics. However, the deployment of large-scale functional assays to investigate the metabolic regulation of immune response has been limited by the lack of standardized procedures. Here, we present a protocol for the analysis of immune response using standardized whole-blood stimulation with metabolism modulation. Diverse immune stimuli including pattern recognition receptor (PRR) ligands and microbial stimuli were incubated with fresh human whole blood. The metabolic inhibitors were used to modulate metabolic status in the immune cells. The variable immune responses after metabolic interventions were evaluated. We described in detail the main steps involved in the whole-blood stimulation and cytokines quantification, namely, collection and treatment of whole blood, preparation of samples and controls, cytokines detection, and stimulation with metabolic interventions. The metabolic inhibitors for anabolic pathways and catabolic pathways exert selective effects on the production of cytokines from immune cells. In addition to a robust and accurate assessment of immune response in cohort studies, the standardized whole-blood stimulation with metabolic regulation might provide new insights for modulating immunity.通讯作者钱峰

钱峰，复旦大学人类表型组研究院副研究员，博士生导师，上海国际人类表型组研究院免疫表型组研究所副所长。2013年回国就职于复旦大学生命科学院，2019年进入复旦大学人类表型组研究院，建立人类表型组研究院细胞表型平台。利用免疫组学手段解析人体免疫表型，研究免疫系统多样性，对免疫健康及免疫衰老进行量化评估。近年来获得国家基金委、科技部、教育部等项目资助。在Nat Biotechnol, Aging Cell, EMBO J, Curr Opin Immunol等期刊发表SCI论文60余篇，论文累计引用5000余次。第一作者赵家琳

赵家琳，复旦大学人类表型组研究院博士。2023年毕业于复旦大学生物工程专业，主要研究方向为免疫功能表型检测方法开发与应用、免疫代谢动态监测的临床应用等，相关研究成果已成功应用于“国际人类表型组计划（一期）“项目，完成千人队列的免疫功能表型数据产出。同年进入复旦大学人类表型组研究院攻读博士学位。

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